[go: up one dir, main page]

RU2699684C2 - Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic - Google Patents

Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic Download PDF

Info

Publication number
RU2699684C2
RU2699684C2 RU2016100441A RU2016100441A RU2699684C2 RU 2699684 C2 RU2699684 C2 RU 2699684C2 RU 2016100441 A RU2016100441 A RU 2016100441A RU 2016100441 A RU2016100441 A RU 2016100441A RU 2699684 C2 RU2699684 C2 RU 2699684C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistors
trigger
transistor
differential
combined emitters
Prior art date
Application number
RU2016100441A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016100441A (en
RU2016100441A3 (en
Inventor
Дмитрий Александрович Баландин
Original Assignee
Дмитрий Александрович Баландин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Александрович Баландин filed Critical Дмитрий Александрович Баландин
Priority to RU2016100441A priority Critical patent/RU2699684C2/en
Publication of RU2016100441A publication Critical patent/RU2016100441A/en
Publication of RU2016100441A3 publication Critical patent/RU2016100441A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2699684C2 publication Critical patent/RU2699684C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/013Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits
    • H03K19/0133Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits by bootstrapping, i.e. by positive feed-back
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of pulse technology. Low-voltage D-flip-flop is proposed, which consists of a single level of differential stages and resistors, forming a driving and driven triggers, synchronized in level. Driving and driven triggers consist of a pair of transistors with combined emitters of the first differential stage, amplifying the input signal, pairs of transistors with combined emitters of the second differential stage with positive feedback formed by connecting the base to the collector of the opposing transistor, allowing to hold the logic value reinforced by the first differential stage, and three resistors.
EFFECT: technical result consists in the possibility of applying the circuit at a supply voltage below 5 V, eliminating additional bias circuits of logical equations, reducing the input capacity of the reset output terminal RST or setting the stored SET value, reducing the input dependence of the forward CLK capacitance and the inverse input of the clock signal CLK, reducing the number of transistors used in the circuit.
1 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области импульсной техникиThe invention relates to the field of pulse technology

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Из существующего уровня техники известно, что для осуществления фазовой автоподстройкой частоты необходимо применение программируемых делителей частоты, которые построены на основе D-триггеров с асинхронной установкой хранимого значения. Выполнение таких триггеров на основе эмиттерно-связанной логики позволяет получить высокую рабочую частоту. Известно схемотехническое решение D-триггера с асинхронным сбросом на основе эмиттерно-связанной логики, которое представляет собой двухступенчатую структуру на основе двух триггеров синхронизируемых по уровню, т.н. «защелок» с цепями сброса или принудительной установки хранимого значения. Защелки состоят из биполярных транзисторов, образующих вместе с цепями сброса или установки значения три уровня дифференциальных каскадов, которые определяют путь протекания тока в соответствии с логическими уровнями напряжений на базах транзисторов и определяют, соответственно, уровни напряжений на выходе триггера US 5122682 A, 16.06.1992. Недостатками данного технического решения являются: ограничение возможности применения схемы при однополярном напряжении питания ниже 5 В, обусловленное наличием трех уровней дифференциальных каскадов; высокое удельное энергопотребление ввиду наличия дополнительных цепей смещения логических уровней напряжения для соответствующих уровней дифференциальных каскадов, что приводит к дополнительной задержке сигнала при распространении в цепях смещения.From the existing level of technology it is known that for the implementation of phase-locked loop, it is necessary to use programmable frequency dividers, which are built on the basis of D-triggers with asynchronous setting of the stored value. The implementation of such triggers based on emitter-coupled logic allows you to get a high operating frequency. A circuitry is known for a D-trigger with asynchronous reset based on emitter-coupled logic, which is a two-stage structure based on two triggers synchronized in level, the so-called "Latches" with chains of reset or forced installation of the stored value. The latches consist of bipolar transistors, which together with the reset or set circuits form three levels of differential stages, which determine the current path in accordance with the logical voltage levels at the bases of the transistors and determine, respectively, the voltage levels at the output of the trigger US 5122682 A, 06.16.1992 . The disadvantages of this technical solution are: limitation of the possibility of using the circuit with a unipolar supply voltage below 5 V, due to the presence of three levels of differential cascades; high specific energy consumption due to the presence of additional bias circuits of logical voltage levels for the corresponding levels of differential stages, which leads to an additional signal delay during propagation in bias circuits.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является схема D-триггера с асинхронным сбросом и/или установкой значения выполненная на основе эмиттерно-связанной логики, которая представляет собой двухступенчатую структуру на основе двух триггеров «защелок» с цепями сброса и/или установкой хранимого значения, в которой использована одноуровневая схема US 7215170 B1, 8.05.2007. Реализация в схеме одного уровня дифференциальных каскадов обеспечивает активный режим работы транзисторов при типовом однополярном напряжении питания ниже 5 В вплоть до 1,8 В, также это позволяет исключить дополнительные цепи смещения логических уровней напряжений и связанные с ними недостатки. Недостатком данного решения является: избыточное количество используемых транзисторов в схеме; низкое входное сопротивление и высокая входная емкость вывода сброса и/или установки значения из-за одновременного подключения вывода к базам четырех транзисторов; низкое входное сопротивление и высокая входная емкость прямого и инверсного входов тактового сигнала из-за одновременного подключения каждого вывода к базам четырех транзисторов.Closest to the claimed technical solution is a D-flip-flop circuit with asynchronous reset and / or value setting based on emitter-coupled logic, which is a two-stage structure based on two “latch” triggers with reset circuits and / or setting the stored value, in which uses a single-level scheme US 7215170 B1, 8.05.2007. The implementation in the circuit of one level of differential cascades provides an active mode of operation of transistors with a typical unipolar supply voltage below 5 V up to 1.8 V, and this also eliminates additional bias circuits of logical voltage levels and related disadvantages. The disadvantage of this solution is: the excess number of transistors used in the circuit; low input impedance and high input capacitance of the reset output and / or setting the value due to the simultaneous connection of the output to the bases of four transistors; low input impedance and high input capacitance of the direct and inverse inputs of the clock signal due to the simultaneous connection of each output to the bases of four transistors.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание быстродействующих программируемых делителей частоты с низким энергопотреблением на основе эмиттерно-связанной логики.The problem to which the invention is directed, is the creation of high-speed programmable frequency dividers with low energy consumption based on emitter-coupled logic.

Данная задача решается за счет того, что заявленный низковольтный D-триггер с асинхронным сбросом, характеризуется тем, что состоит из одного уровня дифференциальных каскадов и резисторов, образующих ведущий и ведомый триггеры, синхронизируемые по уровню, которые состоят из:This problem is solved due to the fact that the claimed low-voltage D-flip-flop with asynchronous reset is characterized by the fact that it consists of one level of differential stages and resistors forming master and slave triggers synchronized in level, which consist of:

пары транзисторов с объединенными эмиттерами первого дифференциального каскада, усиливающих входной сигнал;pairs of transistors with combined emitters of the first differential stage amplifying the input signal;

пары транзисторов с объединенными эмиттерами второго дифференциального каскада с положительной обратной связью, образованной соединением базы с коллектором противолежащего транзистора, позволяющих удерживать усиленное первым дифференциальным каскадом логическое значение;pairs of transistors with combined emitters of the second differential cascade with positive feedback, formed by connecting the base to the collector of the opposite transistor, allowing to hold a logical value amplified by the first differential cascade;

трех резисторов, два из них подключены к объединенным коллекторам двух транзисторов по одному из первого и второго дифференциальных каскадов, при этом резисторы подключены к шине питания через третий резистор.three resistors, two of them are connected to the combined collectors of two transistors in one of the first and second differential stages, while the resistors are connected to the power bus through the third resistor.

При этом объединенные эмиттеры транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера подключены к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера; объединенные эмиттеры транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера подключены к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера; источник постоянного тока I1 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и второго дифференциального каскада ведомого триггера; источник постоянного тока I2 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и первого дифференциального каскада ведомого триггера. Тактовый сигнал CLK подается на базу транзистора Т6, а инверсный тактовый сигнал

Figure 00000001
подается на базу транзистора Т7. Эмиттер транзистора Т6 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера; коллектор транзистора Т6 подключен к шине питания; эмиттер транзистора Т7 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера; коллектор транзистора Т7 подключен к шине питания. Сигнал установки значения SET подается на базы двух транзисторов Т5 и Т8. Эмиттер транзистора Т5 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера; коллектор транзистора Т5 подключен к инверсному выходу ведущего триггера
Figure 00000002
; эмиттер транзистора Т8 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера; коллектор транзистора Т8 подключен к инверсному выходу ведомого триггера
Figure 00000003
.In this case, the combined emitters of the transistors of the first differential cascade of the master trigger are connected to the combined emitters of the transistors of the second differential cascade of the master trigger; the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the master trigger are connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the slave trigger; the DC source I1 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and the second differential stage of the slave trigger; the DC source I2 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the master trigger and the first differential stage of the slave trigger. The clock signal CLK is supplied to the base of the transistor T6, and the inverse clock signal
Figure 00000001
fed to the base of the transistor T7. The emitter of the transistor T6 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the slave trigger; the collector of the transistor T6 is connected to the power bus; the emitter of the transistor T7 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the slave trigger; the collector of the T7 transistor is connected to the power bus. The signal for setting the SET value is supplied to the bases of two transistors T5 and T8. The emitter of the transistor T5 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential cascade of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the first differential cascade of the slave trigger; the collector of the transistor T5 is connected to the inverse output of the master trigger
Figure 00000002
; the emitter of the transistor T8 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the slave trigger; the collector of the transistor T8 is connected to the inverse output of the slave trigger
Figure 00000003
.

Сигнал сброса RST может подаваться на базы двух транзисторов Т5 и Т8, при этом необходимо, чтобы: эмиттер транзистора Т5 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера; коллектор транзистора Т5 подключен к прямому выходу ведущего триггера Z; эмиттер транзистора Т8 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера; коллектор транзистора Т8 подключен к прямому выходу ведомого триггера Q.The reset signal RST can be applied to the bases of two transistors T5 and T8, and it is necessary that: the emitter of the transistor T5 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential cascade of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the first differential cascade of the slave trigger; the collector of transistor T5 is connected to the direct output of the master trigger Z; the emitter of the transistor T8 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the slave trigger; the collector of the transistor T8 is connected to the direct output of the slave trigger Q.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности применения схемы при напряжении питания ниже 5 В, исключение дополнительных цепей смещения логических уровней, снижение входной емкости вывода сброса RST или установки хранимого значения SET, снижение входной емкости прямого CLK и инверсного входа тактового сигнала

Figure 00000004
, снижение количества используемых транзисторов в схеме.The technical result provided by the given set of features is the possibility of applying the circuit with a supply voltage below 5 V, eliminating additional bias circuits of logic levels, reducing the input capacitance of the reset output RST or setting the stored value SET, reducing the input capacitance of the direct CLK and the inverse clock input
Figure 00000004
, reducing the number of transistors used in the circuit.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 - принципиальная электрическая схема низковольтного D-триггера с асинхронной установкой хранимого значения;In FIG. 1 is a circuit diagram of a low-voltage D-flip-flop with an asynchronous setting of a stored value;

На фиг. 2 - принципиальная электрическая схема низковольтного D-триггера с асинхронным сбросом.In FIG. 2 is a circuit diagram of a low voltage D-flip-flop with asynchronous reset.

На фиг. 3 - блок-схема программируемого делителя частоты.In FIG. 3 is a block diagram of a programmable frequency divider.

Низковольтный D-триггер с асинхронным сбросом, характеризующийся тем, что состоит из одного уровня дифференциальных каскадов 3, 4, 5, 6 и резисторов (R1, R2, R3, R4, R5, R6), образующие ведущий 1 и ведомый 2 триггеры, синхронизируемые по уровню, которые состоят из:Low-voltage D-trigger with asynchronous reset, characterized in that it consists of one level of differential stages 3, 4, 5, 6 and resistors (R1, R2, R3, R4, R5, R6), which form the master 1 and slave 2 triggers synchronized by level, which consist of:

пары транзисторов Т1, Т2 (Т9, Т10) с объединенными эмиттерами первого дифференциального каскада 3(5), усиливающих входной сигнал;pairs of transistors T1, T2 (T9, T10) with combined emitters of the first differential stage 3 (5), amplifying the input signal;

пары транзисторов Т3, Т4 (T11, Т12) с объединенными эмиттерами второго дифференциального каскада 4(6) с положительной обратной связью, образованной соединением базы с коллектором противолежащего транзистора, позволяющих удерживать усиленное первым дифференциальным каскадом логическое значение;pairs of transistors T3, T4 (T11, T12) with combined emitters of the second differential stage 4 (6) with positive feedback, formed by connecting the base to the collector of the opposite transistor, which allow holding the logic value amplified by the first differential stage;

трех резисторов R1, R3, R4 (R2, R5, R6), два из них R3, R4 (R5, R6) подключены к объединенным коллекторам двух транзисторов по одному из первого и второго дифференциальных каскадов, при этом резисторы подключены к шине питания через третий резистор R1 (R2).three resistors R1, R3, R4 (R2, R5, R6), two of them R3, R4 (R5, R6) are connected to the combined collectors of two transistors through one of the first and second differential stages, while the resistors are connected to the power bus through the third resistor R1 (R2).

При этом объединенные эмиттеры транзисторов первого дифференциального каскада 3 ведущего триггера 1 подключены к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 6 ведомого триггера 2; объединенные эмиттеры транзисторов второго дифференциального каскада 4 ведущего триггера 1 подключены к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 5 ведомого триггера 2; источник постоянного тока I1 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 3 ведущего триггера 1 и второго дифференциального каскада 6 ведомого триггера 2; источник постоянного тока I2 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 4 ведущего триггера 1 и первого дифференциального каскада 5 ведомого триггера 2. Тактовый сигнал CLK подается на базу транзистора Т6, а инверсный тактовый сигнал

Figure 00000005
подается на базу транзистора Т7. Эмиттер транзистора Т6 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 4 ведущего триггера 1 и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 5 ведомого триггера 2; коллектор транзистора Т6 подключен к шине питания; эмиттер транзистора Т7 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 3 ведущего триггера 1 и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 6 ведомого триггера 2; коллектор транзистора Т7 подключен к шине питания. Сигнал установки значения SET подается на базы двух транзисторов Т5 и Т8. Эмиттер транзистора Т5 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 4 ведущего триггера 1 и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 5 ведомого триггера 2; коллектор транзистора Т5 подключен к инверсному выходу ведущего триггера
Figure 00000002
; эмиттер транзистора Т8 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 3 ведущего триггера 1 и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 6 ведомого триггера 2; коллектор транзистора Т8 подключен к инверсному выходу ведомого триггера
Figure 00000006
.In this case, the combined emitters of the transistors of the first differential stage 3 of the master trigger 1 are connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 6 of the slave trigger 2; the combined emitters of the transistors of the second differential stage 4 of the master trigger 1 are connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 5 of the slave trigger 2; a direct current source I1 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 3 of the master trigger 1 and the second differential stage 6 of the slave trigger 2; the DC source I2 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 4 of the master trigger 1 and the first differential stage 5 of the slave trigger 2. The clock signal CLK is supplied to the base of the transistor T6, and the inverse clock signal
Figure 00000005
fed to the base of the transistor T7. The emitter of the transistor T6 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 4 of the master trigger 1 and to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 5 of the slave trigger 2; the collector of the transistor T6 is connected to the power bus; the emitter of the transistor T7 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 3 of the master trigger 1 and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 6 of the driven trigger 2; the collector of the T7 transistor is connected to the power bus. The signal for setting the SET value is supplied to the bases of two transistors T5 and T8. The emitter of the transistor T5 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 4 of the master trigger 1 and to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 5 of the slave trigger 2; the collector of the transistor T5 is connected to the inverse output of the master trigger
Figure 00000002
; the emitter of the transistor T8 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 3 of the master trigger 1 and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 6 of the slave trigger 2; the collector of the transistor T8 is connected to the inverse output of the slave trigger
Figure 00000006
.

Сигнал сброса RST может подаваться на базы двух транзисторов Т5 и Т8, при этом необходимо, чтобы: эмиттер транзистора Т5 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 4 ведущего триггера 1 и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 5 ведомого триггера 2; коллектор транзистора Т5 подключен к прямому выходу ведущего триггера Z; эмиттер транзистора Т8 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада 3 ведущего триггера 1 и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада 6 ведомого триггера 2; коллектор транзистора Т8 подключен к прямому выходу ведомого триггера Q.The reset signal RST can be supplied to the bases of two transistors T5 and T8, and it is necessary that: the emitter of the transistor T5 is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 4 of the master trigger 1 and to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 5 of the slave trigger 2; the collector of transistor T5 is connected to the direct output of the master trigger Z; the emitter of the transistor T8 is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage 3 of the master trigger 1 and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage 6 of the slave trigger 2; the collector of the transistor T8 is connected to the direct output of the slave trigger Q.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

При поступлении парафазного синхроимпульса на входы CLK,

Figure 00000007
обеспечивается отвод токов источников I1 и I2 на шину питания в обход активной части схемы за счет открытия одного из транзисторов Т6, Т7. Когда ток источника I1 шунтирован, ток источника 12 поровну делится между первым дифференциальным каскадом ведущего триггера и вторым дифференциальным каскадом ведомого триггера, затем при смене фазы синхроимпульса на 180 градусов происходит шунтирование тока источника I2 на шину питания, при этом ток источника I1 поровну делится между вторым дифференциальным каскадом ведущего триггера и первым дифференциальным каскадом ведомого триггера. Процесс захвата логического значения на дифференциальном входе D можно условно разделить на 3 этапа:When a paraphase clock arrives at the CLK inputs,
Figure 00000007
provides the removal of currents of sources I1 and I2 to the power bus bypassing the active part of the circuit due to the opening of one of the transistors T6, T7. When the current of source I1 is shunted, the current of source 12 is evenly divided between the first differential cascade of the master trigger and the second differential cascade of the slave trigger, then when the phase of the clock changes by 180 degrees, the current of source I2 is bypassed to the power bus, while the current of source I1 is equally divided between the second the differential cascade of the master trigger and the first differential cascade of the master trigger. The process of capturing a logical value at the differential input D can be divided into 3 stages:

1) На прямом входе тактового сигнала CLK установлен высокий логический уровень напряжения, на инверсном входе тактового сигнала

Figure 00000008
установлен низкий логический уровень напряжения, ток источника I1 шунтирован на шину питания, ток источника I2 поровну разделен между первым дифференциальным каскадом ведущего триггера и вторым дифференциальным каскадом ведомого триггера. Обеспечивается усиление значения, установленного на информационном входе для его последующего сохранения в ведущем триггере;1) At the direct input of the CLK clock signal, a high logical voltage level is set, at the inverse input of the clock signal
Figure 00000008
a low logic voltage level is set, the current of the source I1 is shunted to the power bus, the current of the source I2 is evenly divided between the first differential cascade of the master trigger and the second differential cascade of the slave trigger. It provides amplification of the value set at the information input for its subsequent storage in the master trigger;

2) На прямом входе тактового сигнала CLK установлен низкий логический уровень напряжения, на инверсном входе тактового сигнала

Figure 00000009
установлен высокий логический уровень напряжения, ток источника I2 шунтирован на шину питания, ток источника I1 поровну разделен между вторым дифференциальным каскадом ведущего триггера и первым дифференциальным каскадом ведомого триггера. За счет положительной обратной связи во втором дифференциальном каскаде ведущего триггера обеспечивается удержание захваченного значения на этапе 1), а за счет первого дифференциального каскада ведомого триггера производится усиление хранящегося значения для последующего сохранения в ведомом триггере.2) At the direct input of the CLK clock signal, a low logic voltage level is set, at the inverse input of the clock signal
Figure 00000009
a high logical voltage level is set, the current of the source I2 is shunted to the power bus, the current of the source I1 is evenly divided between the second differential cascade of the master trigger and the first differential cascade of the slave trigger. Due to the positive feedback in the second differential cascade of the master trigger, the captured value is held in step 1), and due to the first differential cascade of the master trigger, the stored value is amplified for subsequent storage in the master trigger.

3) На прямом входе тактового сигнала CLK установлен высокий логический уровень напряжения, на инверсном входе тактового сигнала

Figure 00000010
установлен низкий логический уровень напряжения, ток источника I1 шунтирован на шину питания, ток источника I2 поровну разделен между первым дифференциальным каскадом ведущего триггера и вторым дифференциальным каскадом ведомого триггера. Обеспечивается усиление значения, установленного на информационном входе, на данном этапе, для его последующего сохранения в ведущем триггере и за счет положительной обратной связи во втором дифференциальном каскаде ведомого триггера обеспечивается удержание значения захваченного на этапе 1).3) At the direct input of the CLK clock signal, a high logical voltage level is set, at the inverse input of the clock signal
Figure 00000010
a low logic voltage level is set, the current of the source I1 is shunted to the power bus, the current of the source I2 is evenly divided between the first differential cascade of the master trigger and the second differential cascade of the slave trigger. The value set at the information input is amplified at this stage, for its subsequent storage in the master trigger and due to the positive feedback in the second differential stage of the slave trigger, the value captured at stage 1) is maintained.

Описанные этапы непрерывно сменяют друг друга, пока происходит смена логических уровней на выводах CLK,

Figure 00000011
в противофазе.The described steps continuously replace each other while there is a change of logic levels on the CLK pins,
Figure 00000011
in antiphase.

При установлении на выводе SET высокого логического уровня напряжения, токи источников I1 и I2 шунтируются на шину питания через резисторы R1, R3 и R2, R5 соответственно, обеспечивая необходимое падение напряжения и установку логической единицы на выходах ведущего и ведомого триггеров. Так как эмиттеры транзисторов Т5, Т6, Т7, Т8 объединены, уровень высокого логического напряжения на выводе SET должен быть больше высокого логического уровня напряжения на выводах CLK,

Figure 00000012
не менее чем на 150 мВ для шунтирования основной части токов источников. При этом, вне зависимости от сигналов на остальных входах D-триггера, обеспечивается асинхронная установка высокого логического уровня напряжения на выходе.When a high logical level of voltage is established at the SET terminal, the currents of sources I1 and I2 are shunted to the power bus through resistors R1, R3 and R2, R5, respectively, providing the necessary voltage drop and setting a logical unit at the outputs of the master and slave triggers. Since the emitters of the transistors T5, T6, T7, T8 are combined, the level of high logic voltage at the terminal SET must be greater than the high logical level of voltage at the terminals CLK,
Figure 00000012
not less than 150 mV for shunting the main part of the source currents. At the same time, regardless of the signals at the other inputs of the D-flip-flop, an asynchronous installation of a high logical output voltage level is provided.

Схема низковольтного D-триггера с асинхронной установкой хранимого значения выполнена на основе одного уровня биполярных дифференциальных каскадов, что обеспечивает возможность однополярного питания схемы напряжением ниже 5 В, при этом обеспечив активный режим работы транзисторов. Это связано с тем, что при снижении напряжения питания наступает момент, когда потенциал на коллекторе становится ниже потенциала базы, после чего транзистор начинает работать в режиме насыщения, поэтому для схем на основе эмиттерно-связанной логики справедливо соотношение Vsp>IR+NVbe+VI,The low-voltage D-flip-flop circuit with asynchronous setting of the stored value is made on the basis of one level of bipolar differential stages, which makes it possible to unipolar power the circuit with voltage below 5 V, while ensuring the active operation of transistors. This is due to the fact that when the supply voltage decreases, the moment comes when the potential on the collector becomes lower than the base potential, after which the transistor starts to work in saturation mode, therefore for circuits based on emitter-coupled logic, the relation Vsp> IR + NVbe + VI

где Vsp - напряжение питания;where Vsp is the supply voltage;

IR - падение напряжения на резисторах в цепи коллектора;IR - voltage drop across the resistors in the collector circuit;

N - количество уровней биполярных дифференциальных каскадов;N is the number of levels of bipolar differential cascades;

Vbe - напряжение открытого р-n перехода база-эмиттер транзистора;Vbe is the voltage of the open pn junction of the base-emitter of the transistor;

VI - минимально допустимое падение напряжения на источнике тока.VI - minimum allowable voltage drop at the current source.

Из этого соотношения видно, что минимально допустимое напряжение питание, при котором обеспечивается активный режим работы транзисторов, достижимо только при N=1, т.е. при одном уровне биполярных дифференциальных каскадов.It can be seen from this relation that the minimum allowable supply voltage, at which the active operation mode of transistors is provided, is achievable only at N = 1, i.e. at one level of bipolar differential cascades.

Создание низковольтного D-триггера с асинхронным сбросом на основе эмиттерно-связанной логики обеспечивает максимальное быстродействие изделия за счет высокой граничной частоты биполярных транзисторов.The creation of a low-voltage D-trigger with asynchronous reset based on emitter-coupled logic provides maximum product performance due to the high cutoff frequency of bipolar transistors.

Таким образом, заявленная схема D-триггера с асинхронной установкой значения позволяет успешно создавать быстродействующие программируемые делители частоты с низким энергопотреблением на основе эмиттерно-связанной логики.Thus, the claimed D-flip-flop circuit with asynchronous value setting allows you to successfully create high-speed programmable frequency dividers with low energy consumption based on emitter-coupled logic.

Claims (10)

Низковольтный D-триггер с асинхронным сбросом, характеризующийся тем, что состоит из одного уровня дифференциальных каскадов и резисторов, образующих ведущий и ведомый триггеры, синхронизируемые по уровню, которые состоят из:A low-voltage D-trigger with asynchronous reset, characterized in that it consists of one level of differential stages and resistors, which form the master and slave triggers synchronized in level, which consist of: пары транзисторов с объединенными эмиттерами первого дифференциального каскада, усиливающих входной сигнал;pairs of transistors with combined emitters of the first differential stage amplifying the input signal; пары транзисторов с объединенными эмиттерами второго дифференциального каскада с положительной обратной связью, образованной соединением базы с коллектором противолежащего транзистора, позволяющих удерживать усиленное первым дифференциальным каскадом логическое значение;pairs of transistors with combined emitters of the second differential cascade with positive feedback, formed by connecting the base to the collector of the opposite transistor, allowing to hold a logical value amplified by the first differential cascade; трех резисторов, два из них подключены к объединенным коллекторам двух транзисторов по одному из первого и второго дифференциальных каскадов, при этом резисторы подключены к шине питания через третий резистор;three resistors, two of them are connected to the combined collectors of two transistors in one of the first and second differential stages, while the resistors are connected to the power bus through the third resistor; источника постоянного тока I1, подключенного к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера;a DC source I1 connected to the combined emitters of the transistors of the second differential cascade of the master trigger and the combined emitters of the transistors of the first differential cascade of the slave trigger; источника постоянного тока I2, подключенного к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера;DC source I2 connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the slave trigger; транзистора Т6, эмиттер которого подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера, коллектор транзистора Т6 подключен к шине питания, а на базу подается тактовый сигнал CLK;transistor T6, the emitter of which is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the slave trigger, the collector of the transistor T6 is connected to the power bus, and the clock signal CLK is applied to the base; транзистора Т7, эмиттер которого подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера, коллектор транзистора Т7 подключен к шине питания, а на базу подается инверсный тактовый сигнал
Figure 00000013
;
transistor T7, the emitter of which is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the driven trigger, the collector of the transistor T7 is connected to the power bus, and the inverse clock signal is applied to the base
Figure 00000013
;
транзистора Т5, эмиттер которого подключен к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведомого триггера, коллектор транзистора Т5 подключен к инверсному выходу ведущего триггера
Figure 00000014
, а на базу транзистора Т5 подается сигнал установки значения SET или коллектор транзистора Т5 подключен к прямому выходу ведущего триггера Z, а на базу транзистора Т5 подается сигнал сброса RST;
transistor T5, the emitter of which is connected to the combined emitters of the transistors of the second differential cascade of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the first differential cascade of the master trigger, the collector of the transistor T5 is connected to the inverse output of the master trigger
Figure 00000014
and the SET signal is applied to the base of transistor T5 or the collector of transistor T5 is connected to the direct output of the master trigger Z, and the reset signal RST is sent to the base of transistor T5;
транзистора Т8, эмиттер которого подключен к объединенным эмиттерам транзисторов первого дифференциального каскада ведущего триггера и к объединенным эмиттерам транзисторов второго дифференциального каскада ведомого триггера, коллектор транзистора Т8 подключен к инверсному выходу ведомого триггера
Figure 00000015
, а на базу транзистора Т8 подается сигнал установки значения SET или коллектор транзистора Т8 подключен к прямому выходу ведомого триггера Q, а на базу транзистора Т8 подается сигнал сброса RST.
transistor T8, the emitter of which is connected to the combined emitters of the transistors of the first differential stage of the master trigger and to the combined emitters of the transistors of the second differential stage of the slave trigger, the collector of the transistor T8 is connected to the inverse output of the slave trigger
Figure 00000015
and the SET signal is applied to the base of the transistor T8 or the collector of the transistor T8 is connected to the direct output of the slave trigger Q, and the reset signal RST is sent to the base of the transistor T8.
RU2016100441A 2016-01-12 2016-01-12 Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic RU2699684C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016100441A RU2699684C2 (en) 2016-01-12 2016-01-12 Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016100441A RU2699684C2 (en) 2016-01-12 2016-01-12 Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016100441A RU2016100441A (en) 2017-07-17
RU2016100441A3 RU2016100441A3 (en) 2018-04-28
RU2699684C2 true RU2699684C2 (en) 2019-09-09

Family

ID=59497261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016100441A RU2699684C2 (en) 2016-01-12 2016-01-12 Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699684C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5122682A (en) * 1989-10-06 1992-06-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Source-coupled fet-logic-type logic circuit
SU852131A1 (en) * 1980-03-24 1997-09-10 Э.К. Есипов Flip-flop device
US5850155A (en) * 1995-11-30 1998-12-15 Nec Corporation BIMOS logic circuit directly controllable by a CMOS block formed on same IC chip
US7215170B1 (en) * 2003-09-16 2007-05-08 Cypress Semiconductor Corp. Low voltage logic circuit with set and/or reset functionality

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU852131A1 (en) * 1980-03-24 1997-09-10 Э.К. Есипов Flip-flop device
US5122682A (en) * 1989-10-06 1992-06-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Source-coupled fet-logic-type logic circuit
US5850155A (en) * 1995-11-30 1998-12-15 Nec Corporation BIMOS logic circuit directly controllable by a CMOS block formed on same IC chip
US7215170B1 (en) * 2003-09-16 2007-05-08 Cypress Semiconductor Corp. Low voltage logic circuit with set and/or reset functionality

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016100441A (en) 2017-07-17
RU2016100441A3 (en) 2018-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3553988B2 (en) Synchronous digital logic
US3010031A (en) Symmetrical back-clamped transistor switching sircuit
CN103166602A (en) Low power consumption mater-slave trigger
US2986650A (en) Trigger circuit comprising transistors
US3430070A (en) Flip-flop circuit
JPH02149013A (en) Oscillation circuit
US3649850A (en) Crystal-controlled square wave generator
JPH0528007B2 (en)
US3106644A (en) Logic circuits employing minority carrier storage diodes for adding booster charge to prevent input loading
CN110045372A (en) Ultra-wideband impulse signal emitter and ultra wide band pulsed radar system
US3617776A (en) Master slave flip-flop
RU2699684C2 (en) Low voltage d-flip-flop with asynchronous value setting based on emitter-coupled logic
US3003069A (en) Signal translating apparatus
JP4756135B2 (en) Frequency divider
US3473045A (en) Complementary j-k flip-flop using transistor logic
US3789241A (en) Electronic pulse amplifier circuits
JP3137680B2 (en) Latch circuit
JP2011044780A (en) Driver circuit and test device using the same
US3772534A (en) Low power, high speed, pulse width discriminator
US3060386A (en) Transistorized multivibrator
US3564298A (en) Dynamic amplifier level converter
US2981850A (en) Transistor pulse response circuit
US3238387A (en) Bistable multivibrators
US3259757A (en) High speed active triggering circuit for use with a binary
US7656234B2 (en) Circuit and oscillating apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181120